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勇攀高压电缆科技高峰

 
面对高压电缆绝缘材料“卡脖子”难题,全球能源互联网研究院牵头的高压电缆攻关团队十年如一日潜心钻研、不断突破——
 
勇攀高压电缆科技高峰
 
本报记者 田雪乔
 
  剖开一根电缆,导体和绝缘层是两个基本构件。充足的电能沿着这条“动力通道”顺畅奔涌,外侧的绝缘材料为其安全传输保驾护航。然而,也正是这层绝缘材料,在过去牢牢卡住了国内电线电缆行业的脖子。
 
  在北京未来科学城,有一支科研队伍十年如一日潜心攻关高压电缆核心技术,不断推动国内电缆行业技术进步和装备水平提升,他们就是全球能源互联网研究院电工新材料研究所高压电缆攻关团队。
 
  千里之外,浙江舟山和湖北武汉还分别驻扎着国家电网有限公司海洋输电工程技术实验室和中国电力科学研究院武汉高压所的电缆评估试验团队。联研院牵头,公司系统多家单位,国内多家高校、科研院所、制造厂商组成了高压电缆核心技术攻关“最强大脑”。这支“80后”“90后”担当主力的队伍,拼搏在实验室里、生产线上,跨地域跨单位协同作战,一路闯关夺隘,捷报频传。
 
  创新就是生产力,企业赖之以强,国家赖之以盛。
 
  近年来,公司深入学习贯彻习近平总书记关于科技创新的重要论述,大力实施创新驱动发展战略;公司广大科技工作者自觉践行新时代科学家精神,面向世界科技前沿,服务国家重大战略需求,敢为人先、深入钻研。突破高压电缆核心技术这一长期以来的行业短板,是公司广大科技工作者攀登能源电力技术高峰征途中的又一站。
 
  “科技工作者要站在国家层面思考,勇于提出问题、解决问题”
 
  2019年6月,中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于进一步弘扬科学家精神加强作风和学风建设的意见》,明确新时代科学家精神内涵。“大力弘扬胸怀祖国、服务人民的爱国精神”被放在首位。
 
  今年5月底,国家电网公司董事长、党组书记毛伟明寄语广大电网科技工作者,希望他们积极投身具有中国特色国际领先的能源互联网企业建设,在服务党和国家经济社会发展的实践中建功立业。
 
  电力是国民经济的基础性产业,我国是全球第一大电缆制造国,高压电缆等核心技术却一直受制于人。目前,国内高压电缆的绝缘材料基本依赖进口,年进口量超10万吨,高端电缆用绝缘材料的研究进展与国外先进水平有相当大的差距。
 
  世界面临百年未有之大变局,于变局中开新局、在危机中育新机,科技创新被寄予厚望。随着我国海上新能源开发与接入及未来能源跨洲跨海互联,高压电缆技术瓶颈日益凸显。尽快突破核心技术,与我国电线电缆行业转型升级乃至能源事业高质量发展息息相关。经过近十年努力,联研院牵头的攻关团队接连突破220千伏交流、±320千伏直流电缆绝缘材料关键技术。
 
  “绝缘材料基础理论、关键技术的研究在国际上是热点,国内材料科学的研究已经取得诸多成果,逐步缩短了和世界先进水平的差异。大量在绝缘材料领域取得的突破,基本都处于国际先进水平,难度也是极大的。”电缆专家、西安交通大学教授钟力生说。
 
  中国电科院首席技术专家赵健康带领的电缆运维及状态评估攻关团队主要负责电缆技术评价。在他看来,电缆产业历来伴随国家综合实力的增强而发展,与国家整体需要、城市化进程相适应。他强调,科研工作者要能看到所在专业与国内外先进水平的差距,站在国家层面思考,勇于提出问题、解决问题。
 
  在联研院材料所,党员先锋队旗帜鲜艳夺目,同样鲜明印刻在每个队员心中的,是不忘初心、勇于奋斗的信念。
 
  在寻求技术突破中,公司高压电缆技术攻关党员先锋队把党的领导贯穿科研工作全过程,以党建引领队伍建设、凝聚创新力量、推动攻坚克难,为保障国家能源安全、推动电网高质量发展提供坚强技术支撑。
 
  队长张翀半白的头发见证了他对“党员干部冲锋在前”的实践:基础材料研发阶段,他扎根在实验室“不挪窝”;电缆放大生产阶段,他一年出差两百多天,奔波在各个生产厂家现场解决技术难题;电缆型式试验阶段,他又常驻现场,为试验结果日夜悬心;实验接连失败的艰难时刻,他与队员一一谈心……在张翀的带动下,团队拧成一股绳,难题也终于一个个攻破。
 
  “看到大家都为了同一个目标奋斗,‘一定要把工作做好’的决心更强烈了。”“90后”赵维佳2017年博士毕业后加入联研院高压电缆攻关团队,觉得自己有很大成长。基层党组织的创造力凝聚力战斗力鼓舞、吸引着她,她在技术攻关一线递交了入党申请书。
 
  新冠肺炎疫情给全球经济带来诸多不确定性,全球产业链供应链协调稳定面临挑战,也让攻关团队更强烈地感到肩上的重任。联研院材料所所长陈新说:“技术是不断优化的,要真正比别人强,我们就要一步一步地往前走,把主动权牢牢掌握在自己手里。”
 
  “像打阵地战一样,一批批地往前冲”
 
  攀登科技高峰的道路艰难曲折,攻关团队坚定创新自信,以“咬定青山不放松”的执着、“千磨万击还坚劲”的韧性成长为一支具备电缆材料开发、系统设计、试验评估及运维服务能力的队伍。
 
联研院高压电缆攻关团队由1名教授级高级工程师、5名高级工程师、9名研发工程师组成,全员均有硕士及以上学位,博士占比超过45%。团队整体具备较强科研能力,在研发中却一度遭遇困境:经过好几年摸索、上万次试验测试研制的多个批次绝缘材料在产品试验过程中连续失败,关键技术攻关难度远超预期。
 
  “说是上万次,其实几个上万次也有了。”陈新感慨。为了摸索合适的技术方案,科研人员要检测评价材料的多项性能,原材料、电缆料以及电缆都要重新制成测试样片开展测试。很多性能的准确获取都要经过上千次基础点的测试才能得到。这些试验贯穿了每批次平均一年左右的试验周期。
 
  这是一块难啃的“硬骨头”。团队成员说,在实验室里做出样品并不是特别难,难在材料走出实验室、走向工业化大批量制备的“放大”过程。绝缘材料最终要应用到电缆制造、工程建设中,科研成果转化是“老大难”。

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  然而,从样品到产品,从实验室里的“克级”模拟到中试生产线上的“百公斤级”试验、再到企业生产的“吨级”实战,材料性能通常会发生较大变化,而不同电缆厂家、不同工艺所产生的叠加“扰动”进一步增加了攻关难度。在过去基础差、底子薄、起点低的状况下搞攻关,团队付出了巨大努力。
 
  这是必须补上的一课,也是一定要走的“弯路”。公司给予攻关团队充分信任和有力支持,鼓励他们直面困难,协调制造企业、检测单位优势资源参与科研攻关,邀请行业专家帮助解决技术难题。攻关团队展现出顽强斗志和踏实作风,主动强化组织管理,扎实开展试验故障分析与总结,统筹材料、电缆、试验等工序有机衔接。
 
  涉及重点研发任务时,团队建立并执行定期协商、日报沟通机制;在疫情防控期间也不间断,通过视频会议互通进展、分享经验、讨论方案。为解决某一重大问题,团队开了上百次各种专题会议,试制了上百吨材料样品、数千米电缆样缆,来实现材料、系统的迭代优化和性能提升。
 
  关键核心技术要不来、买不来、讨不来。联研院高压电缆攻关团队成员李文鹏说,技术突破的关键“窍门”是所有人“扑上去”、用无数次失败摸索出来的,这在既有文献中找不到、也不可能找到。
 
  团队成员闫轰达对此同样深有体会。摞起来达半米高的笔记本里密密麻麻记满了材料实验数据,有多少个通宵达旦他自己也数不清了。闫轰达一有时间就琢磨试验设备的改进和试验方法的优化,近4年中,他仅在试验方法方面申请的发明专利就有6项。
 
  队员史晓宁主要参与电缆制造和型式试验,需要随时随地实时响应。太多次临时出差让他养成了一个习惯:无论去哪、什么时间,都随身携带一个小包,里面是精简得不能再精简的洗漱用品、实验记录本和笔。这个小包保证了他的随叫随到,也见证了电缆每一次现场试验。试验关键阶段,困了就地搭两把椅子眯一觉、带着黑眼圈连轴转是他的“日常”。
 
  “像打阵地战一样,一批批往前冲。第一批倒下,第二批跟着上。”钟力生说。在对材料性能的动态发现和理解中,团队接连取得技术突破,研究成果被纳入电缆国标GB/T31489和国际大电网组织(CIGRE)电缆试验导则。
 
  “这样的产学研融合要继续下去”
 
  集智攻关、团结协作的协同精神在技术攻关中发挥了重要作用,尤其是在产学研深度融合的过程中。
 
  党的十九大报告提出加快建设创新型国家,指出要深化科技体制改革,建立以企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的技术创新体系。
 
  电缆研制涉及诸多环节,所有核心技术均需自主摸索攻关,研发难度相当大,协同攻关势在必行。钟力生认为,国家电网公司作为电缆使用方牵头开展基础研究和技术攻关,带动了整条产业链,站位高,决心大,“如果国家电网不牵头这件事,上下游产业链很难串联起来”。
 
  “团队聚集了目前国内该领域一流的技术力量,因此能开展从原材料到电缆制造、使用的整体立体化研究。”赵健康说。
 
  “特别令人印象深刻的是,每次发生击穿故障时,大家在不同单位,从材料、电缆、试验各个环节共同开展试验、排查分析,找到原因后迅速投入新一批材料的优化迭代,速度很快,效率很高。”张翀感慨。
 
  发挥央企创新引领作用、为高质量发展注入新动能,公司科技工作者始终战斗在第一线。
 
  在绝缘材料研发推进的同时,电缆屏蔽材料攻关也在进行。一年夏天,屏蔽材料批量化放大期间,团队成员李维康连续几个月驻守生产车间,没有空调,厂房温度40多摄氏度。她曾高烧到39摄氏度,仍坚持到合格产品出来才赶去医院。
 
  位于舟山的国家电网公司海洋输电工程技术实验室试验团队,此前在世界首个五端柔性直流输电示范工程等多项工程研发中进行国内首试,经验丰富。新任务带来新挑战,团队积极研究新的试验方法、采用新的试验装备,技术研发能力持续提升。
 
  身处武汉的试验团队面对的情况更为严峻。疫情突袭之下生产生活秩序受到严重影响。试验团队抓好疫情防控和有序复工,起早贪黑抓紧检修调试重启的试验系统,保障试验顺利进行。
 
  产学研合作促进科技创新所需要的各种生产要素顺畅流动、高效配置,形成巨大的创新合力。各地高校、研究机构与公司核心团队紧密协作,进行大量基础研究、背靠背实验;材料、电缆制造厂商积极协调生产档期,实时反馈材料在生产加工过程中的性能及参数,为保持材料性能稳定打下坚实基础。
 
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  公司核心技术引领、调动行业参与的协同攻关创新模式逐步形成,应用基础研究和产业化链接的“快车道”加速疏通。
 
  参与电缆试制的宁波东方电缆股份有限公司总工程师周则威坦言,考虑到此前国内在该领域的研究基础,技术攻关难度超乎想象,产学研合作模式下各方的紧密配合至关重要,“大家意见一致、协作高效,取得了比较理想的成果。这样的产学研融合要继续下去”。
 
  江苏中天科技股份有限公司总工程师谢书鸿认为,加强系统工程化研究、促进科研成果产业转化非常关键。只有核心技术取得突破,才能更好地帮助企业控制成本、保障关键材料供应,也能给中国企业走出去、参与国际竞争更大信心。
 
  要做到什么程度?
 
  “对我们科研人员来说,把研究成果应用到工程中去,而且产品没有问题了才算得上胜利。”见证了技术攻关全过程的国网科技部员工李震宇博士回答,“目前,阶段性突破给我们打开了一扇门,打开门走出去,未来的路还有很长。” 来源:国家电网报
 


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